基于红外光谱偏振度对比度的涂层材质识别研究

为了降低材质红外识别的正确率,较常用的方法是通过在材质表面涂覆涂层,以改变材质的表面发射率。首先通过基于微面元理论的目标材质表面红外辐射偏振传输模型的Stokes表达式,推导分析了目标材质表面发射率对目标材质表面红外偏振特性的影响,结果表明:目标材质表面发射率的改变不影响其表面的红外线偏振度特征;其次,针对材质表面发射率与红外偏振特性的不相关性,文章提出基于光谱偏振度对比度检测涂层材质的方法,并通过相同基底不同表面发射率的涂层材质、不同基底相同发射率的涂层材质的红外高光谱偏振成像特性进行了验证分析,结果表明:改变涂覆材料表面发射率并不影响材质表面的红外光谱偏振度特征;基底材料不同,即使目标材质表面涂覆相同发射率涂层,其表面的光谱偏振度特性将比光谱辐射亮度具有更明显的差异性,研究成果可为红外伪装材质检测识别提供新的途径和方法。     

毫米波迷彩隐身涂层发射率分布数值计算

推导得出了毫米波隐身涂层发射率随着目标表面真实温度以及几种典型环境发射率之间的关系;在此基础上,以地面为典型环境,将其发射率作为主色发射率,推导了三色毫米波迷彩发射率取值范围表达式,分三种情况讨论了三色毫米波迷彩发射率的取值范围,及其随着目标表面真实温度变化之间的关系。结果表明,在300~400 K温度范围内,迷彩主色发射率应与环境发射率相近（对于地面来说为g=0.935）,配色发射率取值随着目标表面真实温度的变化单调变化;且它们的取值范围相同,并随着目标表面真实温度的升高而减少。所得到的结论对毫米波隐身迷彩涂层色斑发射率分布设计具有指导意义。     

基于标准黑体的物体表面发射率计算方法研究

红外测温仪器的精度和被测物体表面的发射率对测量物体红外辐射特性的准确性影响很大。为了提高物体表面发射率的计算精度,先通过标准黑体对红外热像仪进行标定。然后,利用标定好的红外热像仪测量温度,计算出被测物体表面的发射率。将基于神经网络的红外热像仪标定方法应用到目标发射率的求解方法中,有效地消除了热像仪的系统误差。测试装置简单,测试结果准确。同时,温度和发射率的精确测量为红外隐身材料的研制奠定了基础。     

有机硅基低发射率复合涂层的热老化性能研究

研究了热老化对有机硅基耐热型红外低发射率涂层发射率性能的影响,并对涂层的表面粗糙度、表面结构和电导率变化进行了系统的研究.结果表明,在热老化后,随着表面结构改变,粗糙度增加,电导率减小,涂层的发射率显著升高.SEM和XRD表征结果显示,热老化后涂层中会产生Al粉的高温热氧化和有机硅树脂的热分解.随着热老化温度的上升,有机硅树脂热分解,Al粉高温热氧化,引起表面结构改变,粗糙度上升,电导率下降,导致涂层发射率显著升高.     

低发射率涂层对目标温度影响的数值模拟

根据传热学原理,建立了涂层目标的传热模型,计算了一日内目标真实温度和辐射温度随时间的变化以及涂层对目标真实温度和辐射温度的影响,结果表明:涂有低发射率涂层的冷静态目标的真实温度和辐射温度白天都有所降低,尤其是辐射温度,白天降低明显,但真实温度和辐射温度夜间变化都不明显;低发射率涂层对抑制目标红外辐射有一定的作用,而且采用不同发射率级差的涂层实施热斑点是可行的.     

红外隐身涂层光谱发射率测量定标研究

受涂覆工艺、物理特性和气动应力等因素影响,飞机红外隐身涂层容易产生裂纹、剥落等损伤.监控涂层光谱发射率是红外隐身涂层状态监控的一种有效手段.光谱发射率监控设备的定标直接影响涂层光谱发射率测量结果的可信度,进而影响飞机红外隐身特性的评估结果.针对光谱发射率测量定标需求,研究了积分球定向积分反射比测量系统定标方法,并开展红...     

涂层参数对卫星动态辐射特性影响分析

考虑卫星本体表面包覆绝热材料的实际物理状态,根据数值传热学和有限容积法建立了目标表面温度场的计算模型,对在轨飞行卫星的瞬态温度场进行数值模拟.考虑涂层表面自身辐射及空间轨道外热流等因素,建立了卫星多光谱有效辐射亮度的计算模型,计算了涂层表面在0.38～0.76μm、3～5μm和8～14μm波段的瞬态有效辐射亮度.分析了涂层参数(太阳短波吸收率α红外发射率ε)对瞬态温度和波段辐射亮度的影响.结果表明,卫星涂层温度同αε比值成正比,卫星的辐射能量主要集中在可见光和远红外波段,以及不能同时减小卫星在可见光和远红外波段的辐射能量.     

纤维基低发射率隔热材料制备研究

兼具表面低红外发射率和隔热性能的功能纺织材料在工业及军事领域有着广泛用途。从利用低表面发射率和控制物体表面温度两方面,研究制备具有低红外发射率且隔热性能良好的功能材料。选用聚丙烯酸酯(PA)作为成膜粘结物质,研究了铝粉的粒径及用量对涂层红外发射率的影响;以不同的空心微珠为隔热填充剂,并对其用于涂层织物的隔热效果进行探究。最后,将低发射率涂层与隔热涂层进行复合,制备出兼具低发射率与隔热性能的材料。结果表明,采用400目片状铝粉时的发射率比采用600目时更低,20%的400目片状铝粉的涂层胶所制备的涂层表面的红外发射率低至0.237。由于空心微珠是较好的隔热填料,以共混15%的玻璃微珠为隔热层,以共混20%的400目片状铝粉为低红外发射率涂层,所制备的纤维基复合涂层材料的发射率为0.507,热体试样与背景温差为3.75℃,具有较好的隔热性能和低红外发射率。     

无扫描宽范围多波长成像测温技术

多波长测温是一种先进的辐射测温技术,其原理是假定发射率光谱模型,利用测得的多波长辐射与波长发射率函数关系,求得目标的真温和发射率。多波长成像测温技术通过探测目标的多波长辐射图像信息,反演计算得到目标的温场分布。针对基于彩色CCD的多波长成像测温不能适应非线性光谱发射率模型、测温动态范围较窄等不足,提出了一种基于光阑处非等比例滤色分光的四波长无扫描成像测温方法,有效压缩了波段成像带宽,形成了四个窄波段的成像探测,适用于非线性光谱发射率模型目标宽动态范围温场测量。根据提出的测温方法研制了四波长成像测温仪。测温仪主要由窗口、中性衰减片、四色滤光片、光学物镜镜头、可见/近红外集成传感器、测量控制单元及软件等部分组成。测温仪软件由目标四个波长的单色成像图像,得到目标的真温温场分布。在激光加热条件下对800~2500 ℃目标高温温场进行了试验测试,测量结果与热电偶数据比对表明误差小于1%,具有较高的准确度和较好的动态范围适应性。     

纳米氧化铝涂料及其高温止焊和防护性能的研究

为解决高温钎焊时钎料流散和陶瓷表面被蒸发物污染的问题,本文制备了纳米氧化铝基涂料,并对涂层烧结前后的性能以及涂层在止焊及高温防护方面的应用进行了研究。结果表明,制备纳米氧化铝基涂料,主体材料宜选用α晶型的纳米氧化铝粉;本文研制的纳米氧化铝基涂料可在多种金属及陶瓷材料表面形成结合相对牢固和致密的防护涂层;涂层有效止焊及防护温度达到1140℃;涂层具有良好的易去除性,对所涂敷器件无不利影响。     

红外隐身材料的研究现状与进展

红外探测系统的快速发展促进了对红外隐身材料的广泛研究。红外隐身材料主要是对目标的红外辐射能进行调控,主要措施是控制目标表面红外发射率和目标表面温度,使目标与背景环境的辐射能相融合,进而达到隐身的目的。概述了红外隐身的基本原理,综述了低发射率涂层材料、控温涂层材料和智能隐身材料等红外隐身材料近几年的国内外研究现状,并展望了红外隐身材料的未来。     

微电子器件红外测温中的发射率测量方法研究

为了使红外热像仪能够准确测量微电子器件中微米级发热结构的温度, 并克服由热胀冷缩引起的器件形变问题,提出了一种单温度发射率测量方法。分析了在用传 统的双温度发射率测量方法对微电子器件进行红外检测时热胀冷缩对检测结果的影响。在温度变换过程 中,器件的形变效应会严重影响温度测量结果。提出了一种针对微电子器件显微红外测试 的单温度发射率测量方法。该方法只需将被测件保持在一个固定温度下即可对发射率进行测 量。理论分析结果表明,该方法与双温度法在最终的测量结果上是等效的。单温度发射率测量 方法可以有效避免微电子器件的形变影响,因而可保证温度测量结果的准确性和可靠性。     

地物目标热红外光谱发射率的野外测量方法研究

在航天红外遥感应用中,地物目标光谱发射率是卫星遥感测量地面温度的一个重要参数。野外测量的大气环境、目标背景和地物的热力学特性等因素的影响,使得野外测量地物目标表面光谱发射率变得较为复杂。重点讨论了利用傅里叶变换红外光谱仪野外测量地物目标光谱发射率的方法和程序,介绍了几种正确分离目标温度与发射率的方法。野外测量实验结果表明,按照文中所述的测量方法,测量得到的地物热红外光谱发射率具有良好的一致性,发射率测量误差小于0．02。     

真空低温环境下超大面源黑体现场校准技术

红外辐射面源黑体应用于特定红外特性目标的模拟,各种红外探测、制导系统的外场测试。随着空间应用的红外成像器的口径的增大,红外辐射面源的口径也相应增大,为了保证超大辐射面黑体的性能指标满足要求,必须对其在真空低温条件下进行性能校准。但目前国内还没有相应计量标准,无法保证测试结果的准确可靠。设计了一种真空低温环境下超大面源黑体现场校准装置,实现对超大面源黑体的发射率、辐射温度、温场均匀性、温度稳定性等性能参数的校准,并取得了较好的试验结果,实现了真空低温环境下超大面源黑体的参数校准。     

基于辐射对比度的变发射率舰船的红外隐身研究

利用固定发射率的红外隐身涂料无法实现全天候舰船红外隐身。以小于0.04的目标与背景的辐射对比度作为红外隐身的评判标准,通过计算分析目标与背景的红外特征模型,得到了实现红外隐身所需的目标表面发射率变化范围,提出利用电致变色材料来改变目标表面的平均发射率。与固定发射率的普通红外隐身涂料相比,改变发射率后的红外隐身涂料的隐身效率有了很大的改善,基本能满足目标的全天候红外隐身要求。     

热像仪测量物体表面辐射率及误差分析

根据红外辐射理论，通过分析红外成像仪辐射测量的基本原理，得到了计算被测表面辐射率的计算公式；讨论了影响热像仪测量误差的各种因素，给出了估计表面辐射率误差的计算公式。最后，介绍了几种测量辐射率的有效方法。     

基于持续热激励红外检测的风机叶片腐蚀检测

由于海上风电机组检修较为困难,为防止海上风机叶片出现严重故障,提出基于持续热激励红外检测的海上风机叶片腐蚀检测研究,在叶片轻微腐蚀阶段实现腐蚀检测,避免叶片损坏对风机造成更大影响。分析海上风机叶片结构,针对该结构制定海上风机叶片腐蚀检测平台,在被测叶片的表面装置热激励源进行加热,并在叶片外部通过红外热像仪检测加热后的叶片表面温度场变化;采用热传导微分方程,求解持续热激励升温与降温阶段被测区域表面温场,获取叶片正常面与腐蚀面的热激励深度;通过有限元软件ABAQUS依据叶片三维模型,结合热传导微分方程,模拟被测叶片的温度场变化情况,获取叶片腐蚀模拟结果。经实验验证：该方法的红外热成像的测温范围较大,且测温精准度较高,在检测时不会受到检测距离的影响,依然保持较为清晰的检测结果,同时可根据检测得到的腐蚀面温度有效区分腐蚀严重程度。